Fracionamento experimental do óleo essencial da pimenta-longa

De pose dos dados da simulação computacional do processo de destilação do OE de pimenta longa, foi realizado o fracionamento experimental do óleo essencial na coluna projetada, utilizando 40 mL do OE de pimenta longa por batelada. O fracionamento teve como resultado a obtenção de frações com diferentes composições dos compostos majoritários safrol e terpinoleno, apresentado na Tabela 5.6. Com o processo foi possível obter frações ricas em terpinoleno, com uma composição de 55,90% em massa (Figura 5.5), bem como obter frações de safrol com alto grau de pureza, com composição de 97,09% em massa (Figura 5.4).

Tabela 5.6: Concentrações de safrol e terpinoleno das frações obtidas no processo de destilação em batelada a vácuo do óleo essencial de pimenta-longa

Fração Temperatura (°_{C) Safrol (%) Terpinoleno (%)}

1 33 2,63 50,07 2 38 20,40 55,90 3 52 60,08 25,03 4 56 63,04 22,04 5 76 84,90 6,45 6 92 97,09 0,04

Os resultados obtidos pela simulação estão de acordo com os dados obtidos experimentalmente, como apresentado na Figura 5.9 e 5.10. Este resultado demonstra que a simulação computacional aplicada ao processo é um método de confiável e preciso para prever o comportamento do fracionamento de óleos

essenciais, representando um importante avanço na aplicação de conceitos de engenharia no processamento de produtos naturais.

5.4. Nanoemulsão do óleo essencial da pimenta-longa

A etapa de preparação de nanoemulsões contendo o óleo essencial de pimenta-longa, a partir do método de dispersão e evaporação de solvente, foi realizada em triplicata e avaliada quanto à estabilidade pelo período de 5 meses após o processo de preparação. A determinação do diâmetro hidrodinâmico das gotículas, realizada por espalhamento de luz dinâmica (DLS), resultou num tamanho de partícula de 178,21 ± 6,32 nm, indicando que a emulsão preparada possui dimensão nanométrica. A nanoemulsão apresenta reprodutibilidade quanto aos resultados, tendo em vista o baixo desvio padrão da análise, resultando num coeficiente de variação de 3,54%, considerado estatisticamente como dados homogêneos com baixa dispersão nos resultados (Tabela 4.1).

O índice de polidispersão obtido foi de 0,151 ± 0,013, caracterizando como um sistema monodisperso. Os resultados também apresentaram reprodutibilidade, apresentando um coeficiente de variação de 8,31%, considerado estatisticamente como dados homogêneos (Tabela 4.1). Além disso, a monodispersão apresentada é um indicativo de estabilidade, já que sistemas polidispersos são mais suscetíveis a coalescer.

O potencial zeta foi de -27,60 ± 1,20 mV, indicando que a nanoemulsão preparada apresenta estabilidade por carga gerada pelo efeito de repulsão eletrostática entre as gotículas. O coeficiente de variação obtido foi de 4,34%, também indicando uma boa reprodutibilidade nos resultados (Tabela 4.1).

Apesar de todos os resultados obtidos indicarem que a nanoemulsão preparada apresenta uma boa estabilidade, esta foi comprovada pela avaliação do diâmetro hidrodinâmico ao longo de 5 meses após o processo de preparação. A Figura 5.11 apresenta graficamente o perfil de distribuição do tamanho das gotículas, indicando que não houve variação significativa no período avaliado.

Figura 5.11: Distribuição do tamanho das gotículas da nanoemulsão do óleo essencial de pimenta- longa por DLS avaliadas, ao longo de 5 meses.

A quantificação da massa de óleo essencial perdida no processo de preparação da nanoemulsão também foi realizada, tendo em vista que a etapa de remoção do solvente no processo se da à pressão reduzida, podendo acarretar na volatilização dos compostos terpênicos. Para isso, a análise da concentração de óleo essencial presente nas nanoemulsões foi realizada em triplicata por espectrofotometria. O comprimento de onda aplicado no experimento foi de λ = 285 nm, obtido experimentalmente, utilizando um espectrofotômetro com varredura para uma solução contendo o óleo essencial de pimenta-longa em diferentes concentrações. A Figura 5.12 apresenta o resultado da análise por espectrofotometria com varredura, onde o pico próximo a λ = 285 nm teve variação linear com a concentração de óleo essencial presente nas amostras, estando de acordo com referências encontradas na literatura (Archer, 1988; Saputri et al., 2014), onde é relatado que o composto majoritário do óleo essencial, o safrol, possui picos de absorbância na faixa de comprimento de onda entre 282 e 287 nm.

Após a definição do comprimento de onda foi construída a curva de calibração da concentração do óleo essencial versus absorbância, utilizando diferentes concentrações do óleo essencial diluídos em acetato de etila, realizado em triplicata, onde cada concentração foi analisada três vezes, visando à minimização do erro

experimental. A Figura 5.13 apresenta a curva de calibração gerada com um coeficiente de determinação de R2 = 0,999.

Figura 5.12. Resultados das análises espectrofotométricas com varredura para o óleo essencial de pimenta-longa: (A) concentração de 0,05 mg/mL; (B) concentração de 0,025 mg/mL; (C) concentração

Figura 5.13: Curva de calibração

O resultando da concentração média de óleo essencial de nas nanoemulsões preparadas foi de 9,144

óleo essencial utilizadas no processo, 75,68 mg evapor

do solvente, resultando em uma perda de 21,62% do óleo essencial.

5.5. Nanoencapsulação do óleo essencial da pimenta longa

A preparação de nanopartículas poliméricas contendo o óleo essencial de pimenta-longa, através do método de na

para diferentes formulações, variando a proporção mássica polímero/óleo essencial. As formulações denominadas F1 e F7 apresentaram um acúmulo de polímero (policaprolactona) no final do processo, sendo um indicati

do material polimérico na formulação,

análise do diâmetro hidrodinâmico das partículas, realizada por DLS, para as demais formulações, bem como o índice de polidispersão e potencial zeta,

apresentados na Tabela 5.7 observar que as formulações F2

ao tamanho de partícula, os resultados variam entre 205 nm a 230 nm, indicando a dimensão nanométrica, com coeficientes de variação considerados estatisticamente

: Curva de calibração da concentração do óleo essencial de pimenta absorbância

O resultando da concentração média de óleo essencial de P.

nas nanoemulsões preparadas foi de 9,144 ± 0,231 mg/mL. Portanto, das 350 mg de óleo essencial utilizadas no processo, 75,68 mg evaporaram na etapa de remoção do solvente, resultando em uma perda de 21,62% do óleo essencial.

Nanoencapsulação do óleo essencial da pimenta longa

A preparação de nanopartículas poliméricas contendo o óleo essencial de longa, através do método de nanoprecipitação, foi realizada em triplicata para diferentes formulações, variando a proporção mássica polímero/óleo essencial. As formulações denominadas F1 e F7 apresentaram um acúmulo de polímero (policaprolactona) no final do processo, sendo um indicativo que houve um excesso do material polimérico na formulação, não sendo nas demais etapas de análise análise do diâmetro hidrodinâmico das partículas, realizada por DLS, para as demais formulações, bem como o índice de polidispersão e potencial zeta,

apresentados na Tabela 5.7. A partir de uma análise dos resultados foi possível observar que as formulações F2 – F6 geraram resultados semelhantes. Em relação ao tamanho de partícula, os resultados variam entre 205 nm a 230 nm, indicando a ométrica, com coeficientes de variação considerados estatisticamente

o essencial de pimenta-longa versus

. hispidinervum mg/mL. Portanto, das 350 mg de aram na etapa de remoção

A preparação de nanopartículas poliméricas contendo o óleo essencial de noprecipitação, foi realizada em triplicata para diferentes formulações, variando a proporção mássica polímero/óleo essencial. As formulações denominadas F1 e F7 apresentaram um acúmulo de polímero vo que houve um excesso nas demais etapas de análise. A análise do diâmetro hidrodinâmico das partículas, realizada por DLS, para as demais formulações, bem como o índice de polidispersão e potencial zeta, estão . A partir de uma análise dos resultados foi possível F6 geraram resultados semelhantes. Em relação ao tamanho de partícula, os resultados variam entre 205 nm a 230 nm, indicando a ométrica, com coeficientes de variação considerados estatisticamente

baixos, de acordo com a Tabela 4.1. A exceção foi a formulação F5 que apresentou um coeficiente de variação com média dispersão entre as amostras, podendo considerar, mesmo assim, uma boa reprodutibilidade nos resultados. Na Figura 5.14 são apresentados os resultados da distribuição do tamanho das partículas para as formulações F2 – F6, evidenciando a similaridade nos valores obtidos.

Figura 5.14. Distribuição do tamanho das partículas para as nanopartículas de policaprolactona contendo o óleo essencial de pimenta-longa, preparadas com diferentes razões mássica

polímero/óleo e analisadas por espalhamento de luz dinâmica (DLS).

Tabela 5.7: Resultados da análise por espalhamento de luz dinâmica DLS para as formulações das nanopartículas de policaprolactona contendo o óleo essencial de pimenta-longa.

Formulação Razão Tamanho (nm) Cva _{(%) Pdi Cv}b _(%) Potencial

zeta (mV) Cv c _(%) F2 1:1 205,93±12,64 6,11 0,141±0,022 15,61 -25,43±2,31 9,08 F3 1:2 215,35±8,19 3,80 0,167±0,022 13,36 -22,21±2,14 9,63 F4 1:3 229,63±23,05 10,04 0,198±0,012 6,10 -20,84±3,32 15,93 F5 1:4 232,60±39,02 16,77 0,196±0,019 9,59 -26,34±4,98 18,91 F6 1:5 221,067±11,55 5,23 0,155±0,016 10,05 -21,56±1,32 6,12

Legenda: Cv: coeficiente de variação; Pdi – índice de polidispersão; a – dados relacionado ao tamanho de partícula; b – dados relacionado ao índice de polidispersão; c – dados relacionado ao potencial zeta.

O índice de polidispersão das formulações preparadas (F2 – F6) variou entre 0,140 a 0,198, caracterizando os sistemas formulados como monodispersos, com boa reprodutibilidade nos resultados, avaliada a partir do coeficiente de variação Cvb. Somente a formulação F2 obteve uma dispersão dos resultados considero estatisticamente média (Tabela 4.1). Vale salientar que a monodispersão no tamanho das partículas é um indicativo de estabilidade, pois apresentam menor tendência a coalescência, quando comparados a sistemas com polidispersão.

O potencial zeta variou entre -20,84 a -26,34 mV, indicando estabilidade por carga, já que o sistema apresenta carga elétrica na superfície das partículas, proporcionando efeitos de repulsão eletrostática. Os resultados também apresentaram boa reprodutibilidade, avaliados a partir do coeficiente de variação Cvc, onde apenas as formulações F4 e F5 apresentaram um coeficiente de variação que considera média dispersão dos dados, estatisticamente (Tabela 4.1).

O uso de uma sonda ultrassônica durante a etapa de preparação das nanopartículas foi aplicado para formulação F6 com o objetivo de avaliar o seu efeito no tamanho das partículas formadas, utilizando cinco diferentes amplitudes (0%, 20%, 30%, 40% e 50%). Na Figura 5.15 é apresentada a distribuição do tamanho do diâmetro hidrodinâmico das partículas formadas que passaram pelo tratamento ultrassônico. Pela imagem é possível concluir que o uso de ultrassom no preparo das partículas não influi no tamanho das mesmas, independentemente da amplitude utilizada.

A morfologia das partículas obtidas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEG-FEG) e as imagens obtidas são apresentadas na Figura 5.16. As partículas apresentaram uma morfologia esférica e homogênea, o que está de acordo com o esperado, visto que preparação das partículas parte de uma nanoemulsão com uso de tensoativo, onde o formato esférico corresponde à formação de micelas deste composto anfifílico.

Figura 5.15 - Distribuição do tamanho do diâmetro hidrodinâmico das partículas formadas para cada amplitude aplicada na sonda.

Figura 5.16 - Morfologia das partículas obtidas por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEG-FEG)

A eficiência do processo de encapsulação do óleo essencial de pimenta-longa nas nanopartículas de policaprolactona foi determinada por espectrofotometria, utilizando a curva de calibração apresentada na Figura 5.8. Na Tabela 5.7 são apresentados os resultados obtidos para cada uma das cinco formulações, onde foi quantificada a variação na concentração de óleo essencial durante o processo de preparação das nanopartículas, bem como a concentração do óleo livre presente na suspensão após o processo de filtração. Na literatura (Pinto et al., 2016; Christofoli

et al., 2015), valores de eficiência de encapsulação são calculados apenas pela diferença da concentração inicial pela concentração de óleo essencial livre remanescente do processo de filtração, não contabilizando a perda de massa de óleo essencial durante o processo de preparação, resultando em valores não fidedignos. Analisando a Tabela 5.7, pode-se concluir que a perda de massa no processo de preparação é significativa e altera os valores de eficiência, variando de 0,101 mg/mL (F2) até 1,885 mg/mL (F6), em média. Os resultados obtidos para concentração final de óleo essencial presente na suspensão das nanopartículas formadas apresentaram boa reprodutibilidade, considerados, estatisticamente, dados homogêneos pelo seu coeficiente de variação.

Já para os valores de concentração do óleo essencial livre das partículas, avaliados após o processo de filtração, apenas a formulação F2 não apresentou uma boa reprodutibilidade nos resultados, obtendo-se neste caso um coeficiente de variação que qualifica as amostras como heterogêneas (Tabela 4.1), que justifica a não apresentação do valor da eficiência de encapsulação para esta formulação na Tabela 5.8. Destaca-se que demais formulações apresentaram boa reprodutibilidade.

Tabela 5.8: Eficiência no processo de encapsulação do óleo essencial de pimenta longa em nanoparticulas de policaprolactona Formulação Conc. Inicial de OE (mg/mL) Conc. final de OE (mg/mL) Cva (%) Conc. de OE filtrado (mg/mL) Cvb (%) Massa de óleo encapsulada (mg/mL) Eficiência de Encapsulação F2 2,430 2,329±0,171 7,34 0,358±0,147 41,06 - - F3 4,660 3,437±0,104 3,02 0,329±0,046 13,98 3,108 66,689 F4 7,000 5,094±0,924 18,14 0,522±0,031 5,94 4,572 65,309 F5 9,330 7,728±0,884 11,43 0,776±0,145 18,68 6,952 74,511 F6 11,760 9,875±0,437 4,42 0,635±0,049 7,72 9,240 78,571

Legenda: Cva- coeficiente de variação referente à concentração final de óleo essencial; Cvb- coeficiente de variação referente à concentração de óleo essencial filtrado

A partir dos resultados obtidos, a eficiência do processo de encapsulação foi calculada, variando entre 66 a 78% para as demais formulações, sendo que a razão polímero/óleo de 5:1 (F6) é a que apresenta maior eficiência, indicando que esta

proporção é a mais indicada para o processo de nanoencapsulação do óleo essencial de pimenta-longa em policaprolactona, dentro das condições investigadas.

5.6. Avaliação do perfil de evaporação do óleo essencial de pimenta-longa